论文题目: 半导体纳米材料的制备及发光性质的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 顾锋
导师: 吕孟凯
关键词: 半导体材料,纳米材料,发光,掺杂
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 由于具有优异的光学、电学和磁学等性质,近年来,对半导体纳米材料的研究日益受到人们的广泛关注。在本论文中,我们选择了氧化锡,氧化锌和硫化锌三种非常重要的半导体材料,分别采用溶胶凝胶法,燃烧法及溶液化学法制备了氧化锡纳米晶,氧化锌纳米晶及球形硫化锌纳米结构,系统研究了它们的光学性质,并且研究了掺杂离子在氧化锡和氧化锌纳米晶中的发光特性。 半导体纳米材料所具有的量子尺寸效应、小尺寸效应和表面效应等使得它们呈现出许多新奇的特性,在非线性光学、磁介质、催化、医药、及功能材料等方面具有极为广阔的应用前景,同时亦将对生命科学和信息技术的发展以及物质领域的基础研究发生深刻的影响。在第一章中,我们简单介绍了半导体材料领域的发展概况,研究现状及几种制备半导体纳米材料的方法,如溶胶凝胶法,气相法,液相法,模板法等。另外我们还简要介绍了半导体发光理论。 在第二章,我们采用溶胶凝胶法制备了分散性较好的氧化锡纳米晶,利用吸收谱和光致发光谱等手段对制备的氧化锡纳米晶的光学性质进行了表征,并首次对纳米氧化锡的发光机理进行了系统的研究。结果显示制备的氧化锡纳米晶的粒径非常小,经400,500和600℃热处理后的样品的平均粒径分别为2.8,4.2和8.8nm,表现出明显的量子尺寸效应。首次通过在基质中引入Ce3+和Mn2+等离子制造缺陷来系统研究纳米氧化锡的发光机理,发射谱中都包括位于400nm的发光峰,在发光过程中V0?被提出作为复合发光中心。当对纳米氧化锡紫外激发时,V0（?）和空穴复合形成V0（?）,V0（?）与导带电子复合从而发光。除了量子尺寸效应以外,氧化锡纳米晶粒的表面状态对其光学性质也会明显的影响。随着热处理温度的升高,氧化锡纳米晶粒径增大,晶粒的发育越来越好,表面缺陷及晶粒内部的氧缺陷的数目会大幅度减少,导致了发光强度的急剧降低。同时我们还利用溶胶凝胶旋涂法制备了氧化锡薄膜并系统研究了氧化锡薄膜的发光机理。经400℃热处理后,样品的禁带宽度为4.38eV,表现出明显的量子尺寸效应。当对氧化锡薄膜紫外激发时,除了位于400nm的发光峰外,在430nm处还出现了氧化锡薄膜表面上的悬键或间隙离子等缺陷形成的发光峰。另外,我们还首次将Eu3+,Dy3+等
论文目录:
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
第一节 半导体材料的发展与分类
第二节 纳米材料与半导体纳米材料
第三节 半导体纳米材料的制备方法
第四节 半导体纳米材料的研究现状
第五节 半导体材料发光理论
第六节 纳米材料特性及对半导体材料发光性能的影响
第七节 选题意义及研究内容
第二章 氧化锡纳米晶的制备及其发光性质
第一节 引言
第二节 氧化锡纳米晶的制备及表征
2.2.1 实验部分
2.2.2 结果与讨论
2.2.3 本节结论
第三节 氧化锡纳米晶的光学性质
2.3.1 表征手段
2.3.2 结果与讨论
2.3.3 本节结论
第四节 氧化锡薄膜的制备及表征
2.4.1 引言
2.4.2 实验部分
2.4.3 结果与讨论
2.4.4 本节结论
第五节 掺杂稀土离子的氧化锡纳米晶的制备及发光性质
2.5.1 引言
2.5.2 氧化锡掺铕纳米晶的制备及发光性质
2.5.2.1 实验部分
2.5.2.2 结果与讨论
2.5.2.3 本节结论
2.5.3 氧化锡掺镝纳米晶的制备及发光性质
2.5.3.1 实验部分
2.5.3.2 结果与讨论
2.5.3.3 本节结论
第六节 本章结论
第三章 氧化锌纳米晶的制备及其发光性质
第一节 引言
第二节 氧化锌纳米晶的制备及表征
3.2.1 实验部分
3.2.2 结果与讨论
3.2.3 本节结论
第三节 掺杂稀土离子的氧化锌纳米晶的发光性质
3.3.1 实验部分
3.3.2 结果与讨论
3.3.3 本节结论
第四节 锂离子对氧化锌纳米晶形貌和发光性质的影响
3.4.1 实验部分
3.4.2 结果与讨论
3.4.3 本节结论
第五节 Mg_xZn_(1-x)O纳米晶的制备和光学性质
3.5.1 引言
3.5.2 实验部分
3.5.3 结果与讨论
3.5.4 本节结论
第六节 本章结论
第四章 球形硫化锌纳米结构
第一节 引言
第二节 硫化锌纳米空心球的制备及表征
4.2.1 实验部分
4.2.2 结果与讨论
4.2.3 本节结论
第三节 硫化锌纳米实心球的制备及表征
4.3.1 实验部分
4.3.2 结果与讨论
4.3.4 本节结论
第四节 硫化锌纳米空心球包覆氧化硅核壳结构的制备及表征
4.4.1 引言
4.4.2 实验部分
4.4.3 结果与讨论
4.4.4 本节结论
第五节 本章结论
第五章 总结
附录: 燃烧法简介
参考文献
致谢
攻读博士学位期间获奖情况、公开发表的论文及专利
学位论文评阅及答辩情况表
发布时间: 2005-10-17
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